Прыжковый транспорт носителей заряда в материалах с пространственно коррелированной экспоненциальной плотностью состояний
1,2
1Институт физической химии и электрохимии им. РАН, Ленинский просп. 31, Москва, 119071, Россия.
2Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Мясницкая ул. 20, Москва, 101000, Россия.
, , эл. почта: *****@***com
Характерной особенностью аморфных органических материалов является дальнодействующие пространственные корреляции ландшафта случайной энергии [1]. Они возникают вследствие высокой концентрации молекул, обладающих постоянным дипольным или квадрупольным моментом, и именно эти корреляции определяют вид полевой зависимости подвижности μ(E) [2]. В типичной ситуации плотность состояний в органических материалах имеет гауссов вид. Тем не менее, известно, что существуют механизмы, порождающие в органических материалах почти экспоненциальную плотность состояний ρ(U) ∝ exp(U/U0), U < 0 [3]. Такой вид плотности состояний характерен и для халькогенидных стекол. На сегодняшний день транспорт для случая коррелированной экспоненциальной плотности состояний не исследован, а зависимость корреляционной функции случайной энергии от расстояния в реальных ситемах неизвестна.
Для случая недисперсионного режима α = kT/U0 > 1 можно получить точное решение задачи одномерного транспорта. Наиболее простые выражения получаются вблизи температуры перехода в дисперсионный режим α → 1. Так, для степенного закона убывания корреляционной функции энергии C(r) ∝ 1/rn подвижность также степенным образом зависит от E как μ ∝ En. Подобный вид корреляционной функции характерен для аморфных органических материалов, однако там гауссова плотность состояний приводит к кардинально другой зависимости μ(E) [1]. Для короткодействующих корреляций с характерной длиной a μ ∝ exp(eaE/kT).
Обсуждается приближенное рассмотрение дисперсионного транспорта с α < 1, которое в пределе малых E воспроизводит характерную зависимость подвижности от толщины L транспортного слоя вида μ ∝ L1-1/α, известную для модели многократного захвата на ловушки, однако ведет к существенно более сильной зависимости μ(E).
В свете полученных результатов особую актуальность приобретает вопрос о возможном характере пространственных корреляций в реальных материалах с экспоненциальной плотностью состояний.
Литература[1] S. V. Novikov, A. V. Vannikov, J. Phys. Chem. C 113, 2532 (2009).
[2] S. V. Novikov, D. H. Dunlap, V. M. Kenkre, P. E. Parris, A. V. Vannikov, Phys. Rev. Lett. 81, 4472 (1998).
[3] F. May, B. Baumeier, C. Lennartz, D. Andrienko, Phys. Rev. Lett. 109, 136401 (2012).
